近日，《院士开讲》第十六期在抖音等平台上线。中国工程院院士、人机与环境工程技术专家王浚以《航天点亮梦想》为题，回顾了我国载人航天事业的发展历程，并分享了环境控制与生命保障技术的最新进展。
王浚院士今年已87岁，是人机与环境工程领域唯一一位院士，同时也是北京航空航天大学教授。他推动了环境技术、新型无氟混合工制制冷技术、空气制冷技术以及低温技术的突破，对中国环境模拟工程的建设做出了突出贡献。
环境控制与生命保障系统简称“环控生保技术”，被认为是航天员的生命“守护伞”。这项技术在中国载人航天的不断突破中发挥了关键作用。
而在《院士开讲》的演讲中，王浚院士特别提到，新一代生命保障系统有望在未来的月球科研站中发挥关键作用，基本满足人类生存所需要的水、氧气和食物，帮助航天员实现长期驻留。
月球种菜距离我们还有多远？
截止到9月20日，神舟十四乘组已在中国“天宫”空间站驻留3个半月，累计超过100天。而在今年4月，神舟十三乘组经过183天太空“出差”后回到地球，创造了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间纪录。相比于2003年神舟五号首次载人航天任务的21小时，已经实现了质的飞跃。这离不开生命保障系统的不断升级。
生命保障系统目前共有三种类型。第一种是携带补给式生命保障系统，将航天员所需要的食物、氧气运送上天，这种技术可以满足短期太空驻留。据王浚院士介绍，航天员每天需要的能量为2800大卡，对应的物资需求是16.4公斤。
如果驻留半年，则需要3吨的物资。航天员携带一公斤的食物，对应的发射重量是其300倍，运送半年的生存物资则需要900吨的发射重量，这显然是不现实的。第二代生命保障系统应运而生。物理化学再生式生命保障系统，通过电解水产生氧气，在保证实验平台正常运行的同时，减少氧气资源和水资源的补给。
中国航天员就是借助第二代生命保障技术，实现了三人太空驻留半年的飞跃。而如果想要实现更长久的驻留，甚至是常年生存，就需要第三代生保系统，即生物再生式生命保障系统。通过人、植物、动物、微生物，形成受控生态系统，和地球生态类似。
目前，包括俄罗斯和日本在内的很多国家都进行了地面实验，探索建造这样的生态系统。王浚院士所在北京航空航天大学研制的“月宫”一号生物再生环保系统，在世界上首次实现“人-植物-动-微生物”的四生物链环人工闭合生态系统。该实验装置由刘红教授领衔研制，两组成员在闭合舱内实际生活时间长达370天，创下纪录。
随着中国“天宫”空间站的逐渐建成，我国正在将地面实验转到太空，种植实验也在有序展开。从长势良好的水稻到航天员中秋节吃到的生菜，这些进展受到广泛关注。而据王浚院士介绍，太空种菜最难的是失重环境，这是地面环境模拟技术难以实现的。一旦摸索出哪些植物能够适应太空失重环境，将使得未来更长期的太空驻留成为现实。
此前，84岁的运载火箭与航空工程专家龙乐豪院士参加《院士开讲》栏目时，提到中国的探月规划。按照该规划，我国将在2030年前后完成2次发射任务，运送3名航天员，实现登陆月球。载人登月之后，月球科研站建设也已经开始规划。对于耗资巨大的载人登月来说，实现长期驻留无疑可以节省大量成本，这离不开新一代环控生保技术。
王浚院士介绍，一旦第三代生保技术成熟，将使得月球种菜和长期驻留成为现实，基本满足人类生存需求。“再生式生保系统，有很多的植物和微生物，在地面一个封闭舱里头，跟人共同生活，可以保证人100%的氧气，还有基本上保证人100%的水分。另外，它可以保证70%到80%、甚至90%的食物供给。”
航天历程需要年轻人参与
在演讲后半段，王浚院士分享了我国在航天领域的发展历程与成就。过去60年间，中国相继突破地球同步技术、卫星中继技术、卫星导航技术、载人航天技术、火星探测技术，在航天领域取得了从零到一的辉煌成就。
“中国航天的发展，壮大了国家的综合实力，拓展了民族的生存空间，最大程度维护了国家安全。回顾中国航天发展史，它是一部中华民族自主创新的历史，更是一部扬眉吐气、壮我国威，助推中华民族向世界舞台中央的历史。”王浚院士说。
在访谈环节，87岁的王浚院士谈到他对于当下“00后”一代的希望。“我非常希望我们一些零零后的优秀人才，从事将来的航空航天事业。希望我们这些新的学子们，首先把自己的命运和国家的命运能够很好地连接起来，创造更多的奇迹，为我们国家将来航天事业走在世界的前列，甚至领先于世界，来发挥你的光和热。”
王浚院士还谈到了他对知识普及的认识，其中特别提到了短视频对于年轻人的影响力。“我觉得短视频非常有必要，因为青少年了解航天航空知识，对他将来选择自己的发展方向是很有帮助的。科学知识的普及对选拔人才非常重要。整个国家的青少年，知识提高了，那么我们国家的素质就提高了。”王浚院士表示。
从“天宫课堂”的实时直播，到当下众多院士学者投身科普事业，短视频和直播等新的知识传播形式越来越受到年轻群体的欢迎。据了解，《院士开讲》栏目由中国科协“科创中国”与抖音联合出品，邀请国内知名院士分享各领域科技知识和最新进展。目前，该栏目第二季前六期已经在抖音上线，累计播放量已超4000万。
编辑 巩霞
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